納米醫(yī)學在溶栓治療中的研究進展

鐘志惟 周為民

南昌大學第二附屬醫(yī)院血管外科，江西 南昌 330000

心血管疾?。╟ardiovascular disease，CVD）是全球主要的健康威脅，每年有1790萬人死于CVD（占全球死亡總數(shù)的31%）[1]，預(yù)計到2030年，這一數(shù)字將上升至每年超過2360萬人死亡[2]。通過生活方式干預(yù)和必要的藥物治療可以預(yù)防CVD發(fā)生[3-4]。首先，預(yù)防血栓形成可避免心肌梗死、局部缺血性腦卒中和靜脈血栓栓塞等嚴重并發(fā)癥，早期發(fā)現(xiàn)血栓并進行有效治療可以提高患者的生存率和生活質(zhì)量[5-6]。其次，預(yù)防動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）也具有重要意義，而AS發(fā)展過程中斑塊破裂可引起腔內(nèi)血栓形成[7-8]。隨著納米技術(shù)出現(xiàn)，將納米醫(yī)學與溶栓治療相結(jié)合以治療血栓，通過包裹溶栓藥物的納米載體，靶向纖維蛋白溶解的方法可在血栓形成部位發(fā)揮局部作用，可提高血管的再通率，并降低與靜脈給藥相關(guān)的出血并發(fā)癥[9-10]。納米醫(yī)學的前沿領(lǐng)域還顯示出通過有效的納米載體負載藥物精準溶解血栓，本文總結(jié)文獻，對納米醫(yī)學在溶栓治療中的研究進展進行綜述。

1 納米顆粒在溶栓治療中的進展

納米技術(shù)是致力于控制納米尺度物質(zhì)的科學領(lǐng)域，使物質(zhì)基本性質(zhì)發(fā)生突破性的變化，納米技術(shù)間的融合對血管外科學和血管栓塞疾病的治療產(chǎn)生重要意義[11-13]。納米顆粒系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢：（1）納米顆粒具有診斷和治療血栓的能力，因為納米顆粒直徑在50～500 nm，能夠穿過下肢小直徑血管，并繞過不必要的障礙物，從而到達目標血栓部位；（2）納米顆粒診斷還可以傳播到大腿深部的血管，從而擴大可視化區(qū)域，這與使用傳統(tǒng)超聲獲得的局部焦點不同；（3）納米顆粒可以合成具有靶標特異性配體的功能化顆粒，特異性結(jié)合血管中的靶標血栓達到增強性溶栓；（4）不同納米顆粒涂層具備特殊性能，達到所需藥物的釋放曲線，從而有效、及時溶解血栓；（5）可以設(shè)計多功能納米顆粒系統(tǒng)，檢測由血栓脫落引起的炎性反應(yīng)和血管損傷[14]。

目前，納米顆粒已用于治療血管內(nèi)皮功能障礙[15]。在一項研究中，合成了聚乙二醇化的聚酰胺-胺類樹枝狀納米載體用于下肢深靜脈血栓形成（deep venous thrombosis，DVT）治療，同時增加低分子肝素（low molecular weight heparin，LMWH）半衰期[16]。樹枝狀納米載體具有靜電相互作用、疏水吸引力或氫鍵共價結(jié)合的物理和化學性質(zhì)，用于封裝和遞送治療劑。此外，增加治療劑的生物利用度對于增強和有效清除血栓至關(guān)重要。很少有研究使用聚合物納米載體來增強肝素在系統(tǒng)中的可用性。對于LMWH的口服藥物輸送，通過雙重乳液技術(shù)制備了替扎肝素包封的聚酯/聚陽離子聚甲基丙烯酸甲酯納米載體[17]。對這些納米載體的釋放和藥代動力學研究表明，其具有增強治療劑可用性的潛力；而且納米顆粒包裹的口服藥有助于避免因服用不同藥物引起的藥物相互作用[17]。Paliwal等[18]研究采用仿生固體脂質(zhì)納米顆粒的合成，以提高LMWH的口服生物利用度。

盡管納米材料已被用于診斷和靶向血管內(nèi)皮功能障礙，但其在DVT檢測和治療中的應(yīng)用還未被過多研究，僅在少數(shù)研究中報道。Karagkiozaki等[19]開發(fā)了兩種與血栓形成共價或非共價結(jié)合的靶向血栓的多峰納米顆粒，以監(jiān)測和檢測血栓形成和纖維蛋白溶解；為配制這些納米粒子，合成了交聯(lián)的氧化鐵納米顆粒，這些復(fù)合功能化的顆?？梢酝ㄟ^磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）和光學成像模式進行檢測，通過熒光和核磁共振成像分析在存在血塊的情況下的體外成像效率。

有研究還合成了納米微粒MRI造影劑，以增強MRI在分子水平上對血栓的診斷和檢測的特異度和靈敏度[20]。以纖維蛋白為靶標的納米顆粒系統(tǒng)由包裹全氟化碳的脂質(zhì)殼和嵌入殼中的二亞乙基三胺五乙酸配合物組成[20]。French等[21]利用抗纖維蛋白抗體，這種抗體能夠?qū)⒆陨砀街诒磉_纖維蛋白的細胞聚集體上。新方法合成的納米粒子表現(xiàn)出改善的離子和粒子弛豫性，并且還通過抗血纖蛋白抗體表現(xiàn)出與血栓表面的強結(jié)合性[22]。此外，在一項研究中還制備了靶向全氟化碳納米顆粒，以幫助血栓分子成像，這些納米顆粒由生物素化的磷脂組成，并基于靶標上的濃度，評估靶標聲學納米粒子的成像效率，這些顆?？稍鰪姷穆晫W對比度，能更好可視化血凝塊和超聲[23]。

納米藥物在纖溶治療領(lǐng)域也在快速發(fā)展，基于納米顆粒的藥物輸送可以增加藥物循環(huán)時間，提高治療效果，并通過將活性分子輸送到損傷部位來減少不必要的非靶向效應(yīng)[24]。不同納米或微載體（如脂質(zhì)體、聚合物、磁性納米粒子和生物）在CVD的治療領(lǐng)域也有類似研究[25]。理想的溶栓藥物載體應(yīng)該是生物相容、無毒、無免疫原性和可生物降解，同時應(yīng)避免被免疫系統(tǒng)迅速清除[26]。而納米顆粒的應(yīng)用優(yōu)勢歸因于其高表面體積比、多功能、高生物利用度和可能的治療劑釋放控制。通過使用靶向部分（抗體、適配子、多糖、肽和小分子）和（或）施加磁能來修飾納米載體的表面，從而增強溶栓藥物的聚集，從而實現(xiàn)特定的血栓靶向治療以增強溶栓效果。此外，將纖溶藥物包裹在納米粒上可以保護其不被血液中的纖溶酶原激活物抑制劑-1（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）滅活[27]，并延長其血液循環(huán)時間，從而以較低劑量實現(xiàn)安全有效的溶栓治療。納米載體保護可能進一步限制循環(huán)中的藥物滲出，降低出血并發(fā)癥的風險[28]。

2 脂質(zhì)體

脂質(zhì)體，其定義為由磷脂雙層包裹的球形載體。脂質(zhì)體因其良好的生物相容性、毒性低和制備簡單而被認為是醫(yī)學領(lǐng)域最有前途的藥物輸送工具之一，主要是小分子藥物（如化療藥物），其中一些已獲得臨床批準[29]。脂質(zhì)體通常是通過薄膜水合作用制備，包括在有機溶劑中溶解脂質(zhì)成分，旋轉(zhuǎn)蒸汽預(yù)復(fù)水，以及通過冷凍干燥、反相蒸發(fā)或?qū)⒑辛字臒o水乙醇注射到水相中制備脂質(zhì)體；進一步使用薄膜擠壓、超聲和（或）凍融來調(diào)節(jié)顆粒大小，根據(jù)雙層納米顆粒直徑的大小和納米顆粒數(shù)量，可以產(chǎn)生不同類型的脂質(zhì)體，如大或小的單層囊泡和多層囊泡[30]。脂質(zhì)體的兩親性使其能夠內(nèi)化親水和疏水化合物。脂質(zhì)體包裹纖溶酶原激活劑用于血栓特異性給藥，常被用來改善藥物的半衰期和減少出血等并發(fā)癥。鑒于傳統(tǒng)脂質(zhì)體在體內(nèi)聚集，并在與血漿蛋白接觸后通過單核巨噬細胞系統(tǒng)（mononuclear phagocytic system，MPS）迅速清除，食品藥品監(jiān)督管理局批準采用修飾聚乙二醇以提供空間穩(wěn)定性，從而改善纖溶酶原激活劑在血液中的藥代動力學[31]。脂質(zhì)體的低毒性和可生物降解代表了其在用作載體傳遞溶栓藥物方面顯著優(yōu)勢[32]。但是，脂質(zhì)體的局限性之一是其在血流中的穩(wěn)定性差[33]。

3 聚合物納米載體

根據(jù)制備方法的不同，聚合物納米顆?？梢跃哂屑{米球或納米膠囊結(jié)構(gòu)。天然產(chǎn)生的親水性聚合物和人工合成的生物相容性聚合物都可以用于納米顆粒的制造，并提供簡單的表面修飾和功能化[34]。天然親水性聚合物較常見，如多糖（透明質(zhì)酸、海藻酸鹽和殼聚糖）和蛋白質(zhì)[35]。合成生物相容性聚合物可以是預(yù)聚合形式，如聚己內(nèi)酯、聚乳酸等聚酯，或由單體聚合而成，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚氰基丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚乳酸-羥基乙酸。與天然親水性聚合物相比，合成生物相容性聚合物具有純度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點。聚乳酸-羥基乙酸是食品藥品監(jiān)督管理局批準的聚合物，也是一種有潛力的藥物納米載體。由于其良好的生物降解性和生物相容性，被廣泛用于醫(yī)學研究。Colasuonno等[36]通過1-乙基-3-（3-二甲基氨丙基）-碳化二亞胺/N-羥基琥珀酰亞胺反應(yīng)，以100%的效率用聚乳酸-羥基乙酸和聚乙二醇的混合物負載重組人組織型纖溶酶原激活物（recombinant tissue plasminogen activator，rt-PA）合成了盤狀多孔納米溶栓復(fù)合物。盡管該納米復(fù)合物缺乏主動靶向，但其具有高效的溶栓作用，這種高效溶栓潛力可能歸因于其模擬紅細胞的形狀和可變形性，從而能夠在血管內(nèi)進行有效循環(huán)及在血栓部位多方位的富集[37]。與脂質(zhì)基納米載體相比，聚合物納米載體具有更強的抗機械約束性，從而增加對溶栓藥物的負載以增強溶栓作用[38]。

4 磁性納米粒子載體

磁性納米粒子（magnetic nanoparticle，MNP）具有體表面積大、粒子直徑?。?～100 nm）、超順磁性強、可被MRI檢測到、良好的生物相容性和低毒性等優(yōu)點，在溶栓藥物緩釋方面受到廣泛關(guān)注。早期MNP被引入MRI領(lǐng)域，以克服標準成像方法的低靈敏度。直接可視化含有氧化鐵納米晶體的納米顆粒可以避免核磁共振成像造成的質(zhì)子弛豫效應(yīng)[39]。用于遞送溶栓藥物的無機納米載體主要由磁性納米顆粒組成。根據(jù)大小，磁性納米粒子分為兩類：流體動力學尺寸小于50 nm的超小型超順磁性氧化鐵（ultrasmall superparamagnetic iron oxides，USPIO）和流體動力學尺寸大于等于50 nm的超順磁性氧化鐵（superparamagnetic iron oxides，SPIO）顆粒。MNP是可生物降解的，參與體內(nèi)的鐵穩(wěn)態(tài)[40]。MNP可以負載溶栓藥物后在磁場的作用下富集在血栓部位，達到靶向治療疾病的目的，從而減少藥物由于全身系統(tǒng)性治療帶來不良反應(yīng)。

5 仿生納米載體

大自然激發(fā)了藥物輸送系統(tǒng)中納米技術(shù)的發(fā)展。生物啟發(fā)和仿生技術(shù)不僅可以通過其化學結(jié)構(gòu)來模擬生物材料，還可以模擬其生物學功能。研究認為，可以制成內(nèi)源性蛋白質(zhì)仿生納米載體以減少溶栓藥物清除時間延長其血漿半衰期。研究發(fā)現(xiàn)，rt-PA可通過凝血酶可裂解肽與人血清白蛋白耦連，并用針對血小板膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa的同源肽進行修飾[41]。紅細胞衍生的仿生納米載體是一種較有前途的溶栓藥物載體。紅細胞因其延長的血液循環(huán)而被認可，其可以避免被巨噬細胞清除長達3個月。許多因素被認為是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因，包括其具有盤狀形狀、變形能力及自我識別表達的生物標記物，如CD47和CD200[42]?？傊t細胞似乎是溶栓藥物特別有前途的載體。

6 小結(jié)

血管閉塞的快速再通對急性血栓性疾病患者具有重要意義。創(chuàng)新的納米醫(yī)學方法已被廣泛用于靶向溶栓治療，以應(yīng)對全身給藥的挑戰(zhàn)。納米和微載體能夠用局部療法取代全身系統(tǒng)療法并顯著減少不良反應(yīng)。納米藥物在血栓性疾病治療中可防止溶栓劑被PAI-1滅活、改善血液半衰期、在較低劑量下增強溶栓效果并減少全身出血。但納米醫(yī)學仍存在較多挑戰(zhàn)，尤其是生物安全性方面，為確保臨床安全，需仔細檢查納米顆粒的理化特性和在非靶器官和組織中的蓄積情況，以考慮其潛在的毒性。一些納米顆?？赡軙?dǎo)致氧化應(yīng)激、免疫反應(yīng)、蛋白質(zhì)錯誤折疊、免疫反應(yīng)和DNA損傷[43]。選擇食品藥監(jiān)管理局批準的生物相容性和完全生物可降解材料，以及根據(jù)良好制造規(guī)范規(guī)?；a(chǎn)納米制劑是至關(guān)重要的。

納米藥物在溶栓治療中的管理，如果使用納米載體進行血栓治療時，需考慮一些特定功能。納米載體在負載最大量藥物時，保持溶栓作用，保護藥物免于酶促降解，并確保在血栓中快速釋放。未來還應(yīng)考慮開發(fā)納米載體新材料和新血栓溶解藥物。綜上所述，將溶栓藥裝載到納米載體中為血栓性疾病治療開辟了新前景。